沉垫排水对坐底式移动平台起浮的影响

沉垫排水对坐底式移动平台起浮的影响

平台易传输是平台易传输技术的一个重要过程，也是平台运行过程中最危险的过程。各个船级社对平台在沉浮过程中的稳性和其它与平台安全有关的性能都有明确的要求。在对平台起浮相关的问题进行多方面的研究过程中发现,有一些细节问题对平台的起浮具有很大的影响。如能够把这些问题处理好,对平台的起浮作业是非常有益的。1平台起浮的能力对于坐底式移动平台,沉垫在其起浮作业中具有举足轻重的位置,是平台在漂浮状态下浮力的主要提供者。在起浮时,平台脱离海底土壤以前,要依靠沉垫提供的浮力来克服土壤的吸附力;平台离开土壤以后,要依靠沉垫来提供浮力将平台扶正、漂起。因而,坐底式移动平台要求具有尺寸相适应的沉垫。在平台的起浮作业中,要解决的一个重要问题是如何克服海底土壤的吸附力,将平台从海底浮起来。当抗滑桩等定位、固定装置提升起来之后,阻碍平台起浮的主要是平台的重量(W)和海底泥土的吸附力(F)。平台起浮的动力来自于沉垫产生的浮力(T),只有当T≥W+F得到满足时,平台才能脱离海底逐渐浮起来。而T则来自于平台的有效排水体积,其大小由沉垫淹没水中的体积来决定。因此要求沉垫具有相当的体积,以提供足够的有效浮力来克服平台的重力和吸附力。通常,起浮时平台的重量基本是一定的,而由于平台坐底时间长短不同,海底土壤情况千差万别,吸附力F的大小差别很大,一般要求提供有效浮力的沉垫体积有较大的裕量。当平台起浮时,由于倾斜,平台的稳性会受到损失。要保证平台能够安全起浮,还要满足平台的稳性要求。按照中国船级社《海上移动平台入级与建造规范》的规定,平台在整个沉浮过程中,最小横稳性高度GM应当不小于0.15m。GM可以根据下面公式计算。GM=KB+BM+KG式中KB、BM、KG分别为平台倾斜状态下的浮心高度、稳性半径以及重心高度。其中KB取决于淹没在水中的浮体的体积和形状,BM通过以下公式计算BM=I/∇式中I为水线面的横向惯性矩,ᐁ为排水体积。如平台倾斜时水线面是方形,则有BM=I/∇=a×b3/12/∇其中a、b分别为水线面的长度和宽度,b取决于沉垫的宽度,a取决于平台倾斜的角度以及沉垫型深。要保证有足够大的GM,必须保证KB和BM足够大。而这些都与沉垫的长、宽、高有关。因此,保证沉垫一定体积的前提下,还要保证沉垫长、宽、高相互之间的匹配,才能保证平台起浮过程中具有足够的稳性。2平台起浮时的补救措施当平台完全着底以后,为了加大平台的对地压力,从而增大平台与海底之间的摩擦力,防止平台在风浪作用下的滑移,平台沉垫中要设置一些压载舱,以便注入海水增加平台的重量来达到增加摩擦力的目的。根据设计经验,沉垫中除了必要的油舱、水舱、泵舱等舱室外,应当全部设计成压载舱,配置给排水管系,而不设置空舱。这样,一方面可以最大限度地增加平台坐底后的重量,另一方面,在平台坐底后万一有沉垫舱室破损的情况可以有补救措施。如果空舱破损,由于没有吸排水管系,进入舱中的水无法排除,会造成平台起浮时的重量增加和浮力损失,给起浮作业造成困难。如果破损的是压载舱,就可以利用吸排水系统将进入舱中的水排出,减小平台起浮时的重量增加和浮力损失。同时,在满足相关规范、标准要求的情况下,应当尽量减小压载舱的尺寸,特别时减小压载舱的横向尺寸。因为在平台起浮过程中压载舱中的压载水不可能完全排出,这些剩余的水在平台纵倾起浮时就会形成自由液面,从而减小平台的初稳性高。平台在起浮过程中的初稳性高度是比较小的,因而对自由液面的影响是非常敏感的。所有的自由液面对初稳性高的影响可以表达为δh=∑wnixΔδh、wn、ix和Δ分别为初稳性高的降低量、压载舱内的液体重量、压载舱液面的横向惯性矩以及平台的总排水量。当压载舱的尺寸减小,特别时横向尺寸减小以后,∑wnix。会随着减小,从而减小对平台初稳性的影响。同时,减小压载舱的尺寸后,即使有压载舱出现破裂的情况,对平台的稳性损失的程度也会减小,从而减小对平台起浮的影响。3部压载舱的吸水性坐底式移动平台起浮时一般采取纵向倾斜起浮的方法,而且起浮过程中由于可能碰到的破舱、平台载荷不均衡等问题,也会引起平台的横向倾斜。这样,压载舱吸水口的设置就应当满足平台无论向哪个方向倾斜,都能够使较低位置的压载水容易排出,利于平台恢复平浮。所以,在纵向上,艏部压载舱的吸水口要布置在压载舱偏向艏部的一端,而艉部压载舱的吸水口要布置在压载舱偏向艉部的一端;横向上,左舷压载舱的吸水口要偏向左舷,右舷压载舱的吸水口要偏向右舷,这样利于平台倾斜后较低一端压载水的排出。4测深孔呼吸孔的强度测深孔与呼吸孔的设计在整个平台的设计中不是很重要的环节,但也是不可忽视的细节。首先,测深孔的位置要设计得当,使其不能被停靠的船舶碰到和损坏,同时在起浮过程中又能够清楚地测量出各个压载舱中的水深,以便于在起浮过程中遇到问题能够根据各个压载舱中水量的多少采取适当的解决办法。其次,测深孔与呼吸孔都要有一定的强度。如果其强度不够,不能抵御海浪、海流的冲击或者意外载荷的冲击,发生损坏而引起压载舱的进水,这对起浮作业是非常不利的。第三,测深孔在各个压载舱中的位置应当与吸水孔一致,因为当由于种种原因使压载舱的吸水系统失效时,利用压缩空气等外界的帮助也可以通过测深孔将压载舱中的水排出。5平台的滑移产生滑移的原因坐底式移动平台对海底地基的承载力、平整度和坡度都有一定的要求,因此在设计时对于这些都应当给予明确说明和要求。如果地基的坡度太大,譬如超过5%,就会使平台坐底后产生较大角度的倾斜,可能引起平台的滑移,而滑移过程中如平台“栽”到泥里面,起浮作业的工作量就会增加很多。如地基的承载力不够,使平台入泥的深度超过设计深度,就可能发生起浮时因为泥土吸附力过大而难以起浮的情况。如地基的平整度不好,具有较大的局部凹凸现象,可能会造成平台沉垫结构的破坏,引起沉垫漏水,造成起浮的困难。平台设计中,一方面要限制地基的平整度,另一方面要使平台结构具有一定的强度克服地基凹凸带来的影响。6正常工作,难以完成正常作业平台起浮时具有一定的角度,因此要求平台上的设备,比如压载泵、各种仪表、动力设备等,在平台倾斜一定角度后,仍然能够正常工作,否则平台难以完成正常的起浮作业。坐底式移动平台的主机和应急发电